陕西威迈仪器

无线传感器网络(WSN)与无线数据采集系统(WDAQ)

1 无线传感器网络(WS系列)面向低速、远距离覆盖的资产状态监测应用,主要特点是休眠采集模式(每隔一段时间进行采集或阈值触发采集)、电池续航时间长达数月至几年;
2 无线数据采集系统(WA系列)面向近距离、高速实时采集应用(现场设备试验等),主要特点是传输速率高,距离近、耗电高,一般外部电源供电,电池只能续航数小时。
无线传感器结构框图
无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)是由大量传感器节点组成的一种自组织网络,这些传感器节点不仅能感知网络内的环境信息,还具有简单的计算能力,同时可以将感知和计算后的相关信息在网络中进行传输,具有一定的通信能力。传感器节点是WSN中最重要的节点,它是整个WSN的基础,具有感知数据、处理数据、存储数据和传输数据的功能。传感器节点负责感知网络内的环境信息,收集监测数据并通过汇聚节点上报给用户节点。

无线传感器网络组成:

无线传感器节点: 主要由模拟前端电路、采样电路和无线传输电路组成,对内置或外接传感器进行数据采集、加密并传输给无线传感器网关。
无线传感器网关: 接收无线传感器节点发送的数据,内置管理软件对接收到的数 据进行解密、解析还原为工程单位数据,生成控制指令并下发给相应无线传感器节 点,协调所有无线传感器节点进行数据采集与传输,并将所有无线传感器节点采集 到的数据分发给用户应用软件。无线传感器网关是无线传感器节点和应用服务软件 的桥梁。
应用服务软件: 接收传感器网关分发的数据,将数据与具体被测对象结合起来, 构建业务逻辑系统,解决生产中的实际问题。


注: 无线传感器网络系统必选1个主控传感器网关,可根据节点数量及覆盖范围通过以太网增加多个扩展传感器网关,节点数量根据需要灵活配置。

无线数据采集系统

无线数据采集系统是对传统USB、以太网、PCI等接口的数据采集卡进行了创新与发展,内置锂电池供电(也可以外接电源)、通过无线进行数据传输,摆脱了电源线、数据线的限制,从而适应某些特殊场合应用。

无线数据采集系统包括:

1.无线收发器:与无线采集卡进行双向通信,下发上位机控制指令给无线采集卡,将各个无线采集卡的实时数据传输给上位机。

2.无线采集卡:接收上位机控制指令,进行数据采集,并通过无线将数据传输给无线接收器。


每个无线数据采集系统包含1个无线收发器,包含最多32个无线采集卡,系统吞吐量最高5Mbps。

我们的优势

星型网络具有更高的可靠性

产品经理具有15年的测控行业经验,对传统无线应用所面临的挑战、痛点有较深理解,根据工业物联网的发展趋势,对传统无线传感器网络产品进行了创新与发展,推出了高级无线传感器网络与无线数据采集系统:
1 无线节点间微秒级同步精度;
无线采集节点之间的高精度时间同步是数据融合的基础。 无线节点通过与无线网关间周期性时钟同步,实现传感器节点之间保持uS级时钟同步,以保证整个检测与控制系统的准确性与实时性。
2 更广泛的覆盖范围;
网关(无线接收器)是星形网络的核心,传感器与网关直接通信,无线传感器网络与网关的通信距离可达几公里,无线数据采集系统的传输距离大于500米。
3 内置锂电池续航时间优化;
无线节点采用内置工业锂亚电池,放电温度低至-20℃,同时我们对无线节点的功耗进行了极致优化,最长3-5年的续航时间(特定条件及工作环境),无线数据采集系统由于传输带宽更高,续航时间比较短。
4 完善的私有云、公有云软件支持,方便与现有软件整合
我们提供了上位机应用软件可以直接获取并分析无线传感器网络与无线数据采集系统的数据,同时,针对二次开发需求的应用,我们提供了C、Java、LabVIEW的示例代码,可以帮助用户最短时间内完成与第三方软件的整合。
产品主要用于智慧楼宇、预测性维护、结构健康监测、通用物联网模拟前端等,具有广泛的应用前景。

无线网络拓扑结构

星型网络、Mesh网络结构

星形网络

优点:

(1)结构简单,可靠性高、集中管理

(2)控制简单,建网容易

(3)网络延迟时间较短,传输误故障率低。

缺点:

(1)网络需要高性能、可靠的中央节点设备,中央节点的故障会使整个网络瘫痪

(2)中央节点负荷重。

Mesh网络

优点:

(1)网络部署速度快,无需复杂配置

(2)网络稳定,任意节点坏了不影响其他设备数据传输

(3)网络覆盖范围大,可通过增加节点的方式扩大网络范围

缺点:

(1) 由于网络中节点中继,多次转发之后延迟较高,在实时性要求较高的领域不适合

(2)网络容量不高,由于mesh网络存在转发,每次转发都会造成网络负载增加,因此mesh网络节点数量不要太多。

(3)网络路由、中继等造成网络中节点传输效率低,电池供电时,续航时间短。

无线传感器网络的应用领域

低成本、低功耗、高适用性

在智能交通中保障安全畅通

在智能交通领域,由于WSN具有密集型、随机分布的特点,使其非常适合应用于灵活多变的环境。利用WSN能够实现监测区域内的车辆流量、路灯、交通设施等实时监测。

工业领域的应用

在工业安全方面,传感器网络技术可用于危险的工作环境,例如在煤矿、石油钻井、核电厂和组装线布置传感器节点,可以随时监测工作环境的安全状况,为工作人员的安全提供保证。另外,传感器节点还可以代替部分工作人员到危险的环境中执行任务,不仅降低了危险程度,还提高了对险情的反应精度和速度。

基础设施状态监测系统

WSN技术对于大型工程的安全施工以及建筑物安全状况的监测有积极的帮助作用。通过布置传感器节点,可以及时准确地观察大楼、桥梁和其他建筑物的状况,及时发现险情,及时进行维修,避免造成严重后果。

在生态环境监测和预报中的应用

在环境监测和预报方面,无线传感器网络可用于监视农作物灌溉情况、土壤空气情况、家畜和家禽的环境和迁移状况、无线土壤生态学、大面积的地表监测等,可用于行星探测、气象和地理研究、洪水监测等。基于无线传感器网络,可以通过数种传感器来监测降雨量、河水水位和土壤水分,并依此预测山洪爆发描述生态多样性,从而进行动物栖息地生态监测。还可以通过跟踪鸟类、小型动物和昆虫进行种群复杂度的研究等。

军事领域的应用

在军事领域,由于WSN具有密集型、随机分布的特点,使其非常适合应用于恶劣的战场环境。利用WSN能够实现监测敌军区域内的兵力和装备、实时监视战场状况、定位目标、监测核攻击或者生物化学攻击等。

辅助农业生产

WSN特别适用于以下方面的生产和科学研究。例如,大棚种植室内及土壤的温度、湿度、光照监测、珍贵经济作物生长规律分析、葡萄优质育种和生产等,可为农村发展与农民增收带来极大的帮助。采用WSN建设农业环境自动监测系统,用一套网络设备完成风、光、水、电、热和农药等的数据采集和环境控制,可有效提高农业集约化生产程度,提高农业生产种植的科学性。。